法蘭—落料沖孔翻邊復(fù)合模.

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1、法蘭沖模設(shè)計(jì) 目錄 任務(wù)書 3 第1章沖壓件的工藝分析 4 1.1沖裁工藝性 4 1.2翻邊工藝性 4 1.3判斷能否一次性翻邊成功 5 第2章確定工藝方案 5 2.1初步確定加工方案 6 2.2沖壓方案的制定 6 第3章 排樣及材料利用率的計(jì)算 8 3.1計(jì)算預(yù)沖孔的大小 8 3.2確定排樣方式 9 3.3計(jì)算材料利用率 10 第4章沖壓設(shè)備的確定 12 4.1沖裁力的計(jì)算 12 4.2計(jì)算壓力中心 14 4.3沖壓設(shè)備的確定 14 第5章 模具主要工作部分尺寸的確定 14 5.1落料刃口尺寸 14 5.2沖孔刃口尺寸 15 5.3翻邊刃口尺

2、寸 16 第6章模具結(jié)構(gòu)和主要零部件設(shè)計(jì) 17 6.1模架的選擇 17 6.2主要零部件設(shè)計(jì) 18 燕山大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 6.3沖壓模具裝配圖 19 參考文獻(xiàn) 21 致謝 22 第1章沖壓件的工藝分析 該法蘭為落沖孔翻邊件，材料為08F鋼，材料厚度1mm生產(chǎn)批量為大 批量。工藝性分析內(nèi)容如下: 1 燕山大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) # 燕山大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 1.1沖裁工藝性 08F鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的沖裁成形性能，和良好的塑形 成型能力。 由零件簡圖2-1可見，該工件的加工涉及到落料、沖孔、翻邊或拉深等 工序成形。該零件的

3、外徑為 ①90mm屬于小制件，形狀簡單且對稱，適于沖 裁加工。 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.3沖壓件內(nèi)、外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度，因制件形狀簡單、對稱，沖裁件內(nèi)外形所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為 IT12-IT13。 90 -0.5+0.5 2.25 +1 0 +1 -0.5 由以上分析可知，該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。 1.2 翻邊工藝性 1. 翻邊工件邊緣與平面的圓角半徑r=（2?3）t 2. 翻邊的高度h=5> 1.5r=1.5 3. 翻邊的相對厚度d/t=9.38>（1.7?2）,所以翻邊后有良好的圓筒壁 4. 沖孔毛刺面與翻邊方向相反，翻邊后工件質(zhì)量沒

4、大影響。 5. 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，第35頁，K.W.I擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)，預(yù)加 工孔①9.38可擴(kuò)孔到①35左右，而制件為①18,即滿足翻邊性能。 總體看來：該制件均滿足沖裁工藝性和翻邊工藝性，適于沖裁加工。 1.3判斷能否一次性翻邊成功 由預(yù)沖孔公式可以得到翻邊高度 H的表達(dá)式： H=錯誤！未找到引用源。+0.43葉0.72t （2-1） 或H=錯誤！未找到引用源。（1-錯誤！未找到引用源。）+0.43葉0.72t = 錯誤！未找到引用源。+0.43r+0.72t 若將Kmin帶入上式，則可得到許可的最大翻邊高度 Hmax Hmax=錯誤！未找到引用源。（1-Kmin）

5、 +0.43葉0.72t 其中D —翻邊后的中經(jīng)（mm） Kmin —極限翻邊系數(shù) r —翻邊圓角半徑（mm） t —材料厚度（mm） 查《冷沖模設(shè)計(jì)》，表7-1低碳鋼圓孔極限翻邊系數(shù) 這里凸模采用圓柱形平底型式 孔的加工方式為沖孔 因相對厚度d/t=9.38 得Kmin= 0.55 于是Hmax=錯誤！未找到引用源。（1-0.55 ） +0.43 X 2+0.72 X 1 =5.53(mm) 因工件高度Hvkmax,所以在平板上能一次性翻邊成形 第2章確定工藝方案 2.1初步確定加工方案 根據(jù)工件形狀，初步確定采用落料、沖孔和翻邊等工序，現(xiàn)確定以下方 案： 方案一

6、：一套落料、沖孔、翻邊復(fù)合模 方案二：一套落料、沖孔、翻邊單工序模 方案三：一套落料、沖孔、翻邊連續(xù)模 2.2沖壓方案的確定 單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的相互比較見表 2-2 表2-1單工序模、連續(xù)模和復(fù)合模的性能比較 項(xiàng)目 單工序模 連續(xù)模 復(fù)合模 工作情況 尺寸精度 精度較咼 可達(dá)IT13?10 級 可達(dá)IT9?8級 工件形狀 易加工簡單 件 可加工復(fù)雜零 件，如寬度極 小的異形件、 特殊形件 形狀與尺寸要受模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng) 度的限制 孔與外形的 位置精度 較咼 較差 較咼 工件平整性 推板上落 料，平整 較差，易彎曲 推板上落料

7、，平整 工件尺寸 一般不受限 制 宜較小零件 可加工較大零件  工件料厚 一般不受限 制 0.6 ?6mm 0.05 ?3mm 工藝性能 操作性能 方便 方便 不方便，要手動進(jìn)行卸料 安全性 比較安全 比較安全 不太安全 生產(chǎn)率 低，壓力機(jī) 一次行程只 能完成一道 工序，但在 多工位壓力 機(jī)使用多副 模具時(shí)，生 產(chǎn)率咼 高，壓力機(jī)一 次行程內(nèi)可完 成多道工序 較咼，壓力機(jī)一次行程內(nèi)能完 成兩道以上工序 條料寬度 要求不嚴(yán)格 要求嚴(yán)格 要求不嚴(yán)格 模具制造 結(jié)構(gòu)簡單， 制造周期短 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制 造和調(diào)整難度 大 結(jié)

8、構(gòu)復(fù)雜，制造難度大 總的看來： 方案一：生產(chǎn)效率高，因?yàn)榛瑝K下行一次既完成落料、沖孔和翻邊等工 序，不存在定位誤差，同軸度高，因此沖壓出來的制件精度也較高；但模具 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此模具制造難度大。 方案二：生產(chǎn)效率不高，由于要多機(jī)床或多道工序完成，致使生產(chǎn)效率 和經(jīng)濟(jì)效益都降低；但模具制造周期短。 方案三：生產(chǎn)效率較高，完成落料、沖孔的連續(xù)模生產(chǎn)效率較高，和方 案二一樣，由于第二道翻邊單工序的存在，降低了生產(chǎn)效率不說，精度也難 保證。 因此綜合考慮采用方案一，再來確定采用正裝復(fù)合模還是采用倒裝復(fù)合 模。 正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較見下表 2-3 序號 正裝 倒裝 1

9、 對于薄沖件能達(dá)到平整要求 不能達(dá)到平整要求 2 操作不方便，不安全，孔的廢料由打棒 打出 操作方便，能裝自動拔料裝置，能提高 生產(chǎn)效率又能保證安全生產(chǎn)， 孔的廢料 通過凸凹模的孔往下漏掉 3 廢料不會在凸凹?？變?nèi)積聚， 每次由打 棒打出，可減少孔內(nèi)廢料的脹力， 有利 于凸凹模減少最小壁厚 廢料在凸凹模孔內(nèi)積聚，凸凹模要求有 較大的壁厚以增加強(qiáng)度 4 裝凹模的面積較大，有利于復(fù)雜制件拼 快結(jié)構(gòu) 如凸凹模較大，可直接將凸凹模固定在 底座上省去固定板 表2-2正裝復(fù)合模和倒裝復(fù)合模的比較 從表2-2中可以看出：正裝對于薄沖件能達(dá)到平整要求，且廢料不會在 凸凹?？?/p>

10、內(nèi)積聚，有利于凸凹模減少最小壁厚。而倒裝不能達(dá)到平整要求， 而且廢料在凸凹?？變?nèi)積聚，凸凹模要求有較大的壁厚以增加強(qiáng)度。 從保證沖裁件質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性和安全性前提下，綜合考慮采用正裝復(fù)合模， 即模具結(jié)構(gòu)為落料、沖孔、翻邊正裝復(fù)合模。 第3章排樣及計(jì)算材料利用率 3.1計(jì)算預(yù)沖孔大小 圖3-1零件圖 該制件是在沖孔后的平板毛坯上翻邊成形， 在翻邊時(shí)，同心圓之間的距 離變化不顯著，預(yù)制孔直徑可以用彎曲展開的方法近似計(jì)算： 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第215頁 預(yù)沖孔直徑公式d=D1-2［錯誤！未找到引用源。 (3-1) 因D仁D+t+2r h=H-r-t 代入上式，并簡化得： d=

11、D-2(H-0.43r-0.72t) 式中D —翻邊后的中經(jīng)(mm) H-翻邊高度(mm) r —翻邊圓角半徑(mm) t —材料厚度(mm) 這里 D=16mm H=5mm r=2.25mm t=1mm 所以 d=16-2 (5-0.43 X 2.25-0.72 X 1) =9.38mm 同可得：相對厚度 d/t=9.38/1=9.38 翻邊系數(shù) d/D=9.38/16=0.59 3.2確定排樣方式 采用有廢料和少廢料排樣，排樣圖分別如圖 3-2和圖3-3 8 少廢料排樣雖然材料利用率有所提高， 但由于條料本身的寬度公差，以 及條料導(dǎo)向與定位所產(chǎn)生的誤

12、差會直接影響沖裁件尺寸而使沖裁件的精度 降低，也降低了模具壽命，結(jié)合各自的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮采用有廢料排樣法。 3.3計(jì)算材料利用率 1. 計(jì)算制件的面積A 制件面積A的計(jì)算公式： A=錯誤！未找到引用源。(D-d2) (3-2) =錯誤！未找到引用源。(902 -9.38 2) =6289.4322(mm 2) 式中D —毛坯外徑(mm) d—沖孔直徑(mm) 2. 確定搭邊a與al的值 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-10搭邊a與al數(shù)值 10 燕山大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) 取 a=1.5mm a1=2mm 于是條料寬度：b=90+2a仁94mm 進(jìn)距:l=90+a=9

13、1.5mm 3. 材料利用率計(jì)算 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷沖壓模具設(shè)計(jì)。 表18.3-24軋制薄鋼板的尺寸(GB/T708-1988) 板料規(guī)格選用 1.0mmX 750mrK 1500mm(tmm BmrH Lmm) 1) 若采用縱裁： 裁板條數(shù)n仁B/b=750/94=8條余0mm 每條個數(shù)門2=錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=16個余34.5mm 每板總個數(shù)n總=門1 x n2 =8 x 16 =128( 個) 材料利用率 耳總=錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。X100% (3-3) = 錯誤！未找到引用源。X 100% = 71.56

14、% 2) 若采用橫裁： 裁板條數(shù)n仁L/b=1500/94=15條余90mm 每條個數(shù)n2=錯誤！未找到引用源。=錯誤！未找到引用源。=8個余16.5mm 每板總個數(shù)n總=門1 x n2 =15 X 8 =120( 個) 材料利用率 耳總=錯誤！未找到引用源。X 100% (3-4) 錯誤！未找到引用源。X 100% 67.1% 顯然縱裁的材料利用率要高些，因此選用縱裁。 4.計(jì)算零件的凈重G G=F.t. p (3-5) 式中 G —工件重量（g） F —工件面積（cm） t —材料厚度（cm） p —材料密度（g/cm3） 08F鋼屬

15、于低炭鋼，在這里密度取 p =7.85 g/cm 則 G=F.t. p =6289.4322 X 10-2 X 1.0 X 10-1 X 7.85 =49.37 g 第4章沖裁力及壓力中心計(jì)算 4.1沖裁力的計(jì)算 4.1.1落料力F落 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁，落料力F落公式為 F 落=KLt t （4-1） 式中 F落一落料力（N L —沖裁件周長（mm） t —材料厚度（mm） t —材料的抗剪強(qiáng)度（MPa K —系數(shù)，常取K=1.3 這里 L=nX 90mm t=1mm 取 t =300MPa 則 F 落=1.3 X n X 90 X 1 X 300 =8

16、2293.12 (N) 4.1.2卸料力F卸 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取K卸=0.05 F 卸=K 卸.F 落 (4-2) =0.05 X 82293.12 =4114.656 (N) 4.1.3沖孔力F沖 查《冷沖模設(shè)計(jì)》第54頁，落料力F沖公式為 F 沖=KLt t (4-3) 式中 F沖一落料力(N) L —沖裁件周長(mm) t —材料厚度(mm) t —材料的抗剪強(qiáng)度(MPa K —系數(shù)，常取K=1.3 這里 L=n X 9.38mm t=1mm 取 t =300MPa 于是 F 沖=1.3 X n X 9.38 X 1 X

17、 300 =11486.75 (N) 4.1.4頂件力F頂 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-8卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 取K頂=0.06 F頂=K頂.F 沖 (4-4) =0.06 X 33064.2 =1983.852 (N) 4.1.5翻邊力F翻 查《冷沖模設(shè)計(jì)》，第216頁，翻邊力公式為 F 翻=1.1 n (D-d)t (T s (4-5) 其中 F翻一翻邊力(N) D —翻邊后中經(jīng)(mm) d —翻邊預(yù)沖孔直徑(mm) t —材料厚度(mm) c s —材料的屈服點(diǎn)(MPa) 這里 D=16mm d=9.38mm, t=1mm, c s=206MPa 于是

18、f 翻=1.1 X 3.14(16-9.38) X 1 X 206 =4286.08(N) 4.1.6總沖壓力F總 F總=F落+F沖+F卸+F頂+F翻 (4-6) =82293.12 + 11486.75 + 4114.656 + 1983.852+4286.08 =104164.426 (N) 4.2計(jì)算壓力中心 計(jì)算壓力中心的目的是使模柄軸線和壓力機(jī)滑塊的中心線重合， 避免滑 塊受偏心載荷的影響而導(dǎo)致滑塊軌道和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚 至損壞模具。 從制件的形狀可以看出，該制件是回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，形狀對稱，故模具壓力 中心就在圓心部位，即無須再來計(jì)算了。 4.3沖壓設(shè)備

19、的確定 因?yàn)?F 總=104164.426 (N) 所以可以選擇公稱壓力為160K N的開式壓力機(jī) 第5章主要工作部分尺寸計(jì)算 5.1落料刃口尺寸 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-3沖裁模初始雙面間隙Z 取 Zmin=0.1mm Zmax=0.14mm 對零件圖中未注公差的尺寸，沖壓件一般保證精度 IT14，因制件形狀簡單 且對稱，在這里保證精度IT13。 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表 3-6簡單形狀沖裁時(shí)凸凹模的制造偏差 S 凹=+0.03mm S 凸=-0.02mm 因此：| S 凹 |+| S 凸 1=0.03+0.02 mm =0.05mm Zmax -Zmi n=0.

20、14-0.1mm =0.04mm | S 凹|+| S 凸 |> Zmax — Zmin 因此在這里采用單配方法加工。 對于落料，先做凹模，并以它作為基準(zhǔn)配做凸模 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表 2-4查出其極限偏差為： 錯誤！未找到引用源。mm 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 D凹=錯誤！未找到引用源。 （5-1） =錯誤！未找到引用源。mm = 錯誤！未找到引用源。mm 落料凸模的尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10?0.14mm 5.2沖孔刃口尺寸 S 凸=-0.02mm 沖孔部分：S凹=+0.02mm | S 凹|+| S 凸 |=0.

21、02+0.02mm =0.04mm | S 凹 |+| S 凸 |= Zmax — Zmin 對于采用分別加工時(shí)，應(yīng)保證下述關(guān)系： | S 凹 |+| S 凸 | < Zmax — Zmin (5-2) 但對于形狀復(fù)雜或料薄的工件，為了保證凸、凹模間一定的隙值，必須 采用配合加工。 因此在這里采用還是采用單配方法加工 對于沖孔，先做凸模，并以它作為基準(zhǔn)配做凹模 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表 2-4查出其極限偏差為： 錯誤！未找到引用源。mm 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 則 d 凸=錯誤！未找到引用源。 (5-3) = 錯誤！未找到引用源。 = 錯誤！未

22、找到引用源。mm 沖孔凹模的尺寸按凸模尺寸配制，其雙面間隙為 0.10?0.14mm 5.3翻邊工作刃口尺寸 5.3.1翻邊間隙 如圖5-1，由于在翻邊過程中，材料沿切向伸長，因此其端面的材 料變薄非常嚴(yán)重，根據(jù)材料的統(tǒng)一變形情況，翻邊凹模與翻邊凸模之間的間 隙應(yīng)小于原來的材料厚度。 17 燕山大學(xué)本科課程設(shè)計(jì) Z/2 1 1 - K \ 、、一、、、一 圖5-1翻邊間隙 查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，表5-5平板毛坯翻邊時(shí)凸凹模之間的間 隙得 Z/2=0.85mm 5.3.2翻邊刃口尺寸 1.翻邊凸模的刃口尺

23、寸計(jì)算 查《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》表 2-4查出其極限偏差為： 錯誤！未找到引用源。mm 查《冷沖模設(shè)計(jì)》表3-5磨損系數(shù) 取X=0.5 則d凸=錯誤！未找到引用源。 （5-4） 錯誤！未找到引用源 錯誤！未找到引用源。 2.翻邊凹模的刃口尺寸計(jì)算 根據(jù)翻邊間隙和翻邊凸模的刃口尺寸來確定翻邊凹模的刃口尺寸 D凹=錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。 (5-5) =錯誤！未找到引用源 =錯誤！未找到引用源。mm 第6章主要零部件及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6.1模架的選擇 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》第3卷，表22.4-30后側(cè)導(dǎo)柱模架 (GB/T2851

24、.3-1990) 根據(jù)凹模周界尺寸選擇選擇模架 160mrK 160mm 名稱 尺寸 材料 熱處理 上模板 160mM 160mrK 40mm HT200 下模板 160mM 160mrK 50mm HT200 導(dǎo)柱 ? 28mm< 150mm 20 滲碳58?62HRC 導(dǎo)套 ? 28mm< 90mm< 38mm 20 滲碳58?62HRC 凸緣模柄 ? 32mm< 59mm Q235 6.2、其他模具零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.2.1 .落料凹模(圖5— 1)： 內(nèi)外尺寸和厚度已定； 需要六個螺紋孔與上模座固定； 有兩個與下模板同

25、時(shí)配做的銷釘孔; 圖6— 1落料凹模 圖6—2沖孔凸模 622 .沖孔凸模（圖5—2）: 設(shè)計(jì)內(nèi)外形尺寸（工作部分尺寸已定） 標(biāo)注尺寸、精度、形位公差和粗糙度; 6.2.3 .彈性卸料板（圖5— 3）: 內(nèi)形與凸凹模間隙配合，外觀視橡皮的數(shù)量大小而定; 需要有六個螺紋孔與卸料螺釘配合； 加工出定位擋料釘孔； 634 .其他零件 查國標(biāo)進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)容從略 6.3沖壓模具的裝配圖 由以上設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪圖設(shè)計(jì)，該外殼零件的落料沖孔倒裝式復(fù)合模 裝配圖如下： 參考文獻(xiàn) 1王秀鳳、萬良輝《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》北京航空航天大學(xué)出版社 2楊占堯《沖壓

26、模具圖冊》高等教育出版社 3肖景容《沖壓工藝學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社 4梁炳文《冷沖壓工藝手冊》北京航空航天大學(xué)出版社 5王孝培《沖壓設(shè)計(jì)資料》 致謝 本次課程設(shè)計(jì)是在胡金華老師和張濤老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。 在課 程設(shè)計(jì)的選題、資料的搜集以及整個設(shè)計(jì)過程中，處處凝聚著兩位老師的智 慧和心血。兩位老師的治學(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)，時(shí)刻激勵和影響著 我。使我在短期內(nèi)不僅學(xué)識水平有了較大提高， 而且更重要的是從老師那里 學(xué)到了從事研究工作的方法和態(tài)度，這必將使我受益終生。正是老師的無私 幫助與熱忱鼓勵，我的課程能夠得以順利完成，在課設(shè)完成之際，特向兩位 老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。 感謝所有關(guān)心和幫助過我的同學(xué)們，他們熱心的幫助，使我感到了來自 兄弟姐妹的情誼，謝謝你們。 由于時(shí)間和水平有限，設(shè)計(jì)過程中難免有不足之處，懇請各位老師和同 學(xué)提出寶貴的意見和批評，在此我深表謝意。 24